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椎間盤的彈性,身高的波動

椎間盤, 顧名思義就是連接相鄰兩個椎體之間的纖維軟骨盤, 通過本身的彈性讓兩側的椎體在一定的角度之間自由的扭動和轉動, 同時它又像避震墊圈一樣, 吸收來自軸向的衝擊和壓力, 對脊柱、大腦和神經血管都起到緩衝保護的作用。

椎間盤由兩部分組成, 周圍為纖維環(annulus fibrosis), 這就是椎間盤獨有的結構——纖維軟骨(Fibro cartilages)。 椎間盤由這些纖維軟骨在外層形成厚實的「纖維環」(Annulus, 拉丁語, Anus是“環”的意思)這部分由數十層環狀放射狀的膠原纖維和彈性纖維交織而成, 按同心圓排列的緻密組織,

在實驗室, 為了更清楚的瞭解椎間盤的內部結構, 我們會把脊柱切成5微米的薄片, 放在玻璃片上, 從顯微鏡下仔細觀察。 從顯微鏡的“上帝視角”裡, 我們真真切切地看到了椎間盤的內部結構細節, 細胞生態, 甚至還能估算出力學屬性, 這些資訊是任X線片或者MRI都沒辦法獲得的。

有了這些更微觀的知識, 我們對椎間盤的理解變得更深, 治療上也會更加深入。

通過顯微鏡的觀察, 我們終於明白, 椎間盤和一般的關節軟骨不太一樣, 如果說關節軟骨是緩衝的“橡皮墊”的話, 椎間盤更像是蓄積水分的“容器”, 通過調節內部水分的分佈來承重來完成各種活動所需要的角度。 在這個調節過程中, 椎間盤內部的纖維環、纖維環上的膠原纖維、膠原纖維上的蛋白多糖、以及在這個生態中維持營養代謝的軟骨細胞, 他們都對椎間盤的“健康”擔負著重要的責任, 也是各種針對椎間盤治療的切入點(或者專業地稱為“靶點”)。

瞭解了椎間盤微觀的結構之後, 我們就可以把自己變小, 從纖維環的空隙鑽進去一探究竟了。

椎間盤的日夜潮汐

「椎間盤森林」中的小徑由膠原纖維組成的盤根錯節纏繞而成, 走在蜿蜒的小路上, 時有小石塊錯落堆疊, 時有撕裂而成的溝壑懸崖, 時不時會看到一隻只軟萌軟萌的“軟骨細胞”在膠原岸邊散步, 當看到路面有點鬆散不穩的時候, “弱水三千隻取一瓢”從水中就能直接撈出修路所需要的原材料, 工作餓了也能從水中直接領到“回轉便當”, 保養路面的原材料和軟骨細胞生理所需的營養每天都在樹林裡的“水路”中漂流 。 「椎間盤森林」的水流潮汐特別有意思, 白天從森林會承受很大的壓力和頻繁的活動, 通過將水流源源不斷的向外排出來釋放壓力, 而到了夜晚壓力和活動減少, 水流又會回流到森林中心的「髓核濕地」,

準備白天承受下一輪的壓力。 泉水的充盈程度反映了整片森林的“抗壓能力”。

另外, 「椎間盤森林」的水流除了是供應營養帶走垃圾的交通以外, 它們的“日夜潮汐”和整個椎間盤承受外部壓力的功能有非常大的關係。

與其說液壓也是椎間盤承重的第一道屏障, 脊柱大部分軸向的壓力都依靠液壓原理來吸收和分佈。

當椎體不受力時, 椎間盤周圍的水會因為椎間盤中心髓核的負壓而被吸進椎間盤, 當椎間盤吸足了水, 就會變得飽滿而膨脹, 為之後承受軸向壓力做足準備。 讓椎體軸向受到壓力後, 椎間盤會慢慢被壓扁, 水會慢慢從周圍滲出來, 但仍會有很多水被椎間盤纖維寰上的蛋白多糖牢牢抓住,

這些水分會有一定的滲透壓, 滲透壓的大小就決定了椎間盤承受外力會被壓扁到多少。

這個原理同樣可以解釋我們每天的身高變化。

我們平均每晚睡8小時, 這8個小時因為平躺的姿勢而使得椎間盤幾乎不受到壓力, 大量的液體趁這個時間段匯入椎間盤, 為白天的承重準備好足夠的液壓, 隨著液體的流入, 椎間盤的體積會逐漸膨脹, 椎間盤的高度也會慢慢增加。 而與之相反的, 當我們起床之後, 一天大約有16個小時都在直立運動, 這個時候椎間盤的軸向會受到的壓力, 會由椎間盤內部的液壓慢慢吸收, 與此同時, 一部分水分也會被逐漸擠出椎間盤。 當椎間盤含水量下降後, 椎間盤的體積就會變小,

高度也會下降。

人體一共有23個椎間盤, 總厚度相當於整個脊柱的1/4, 當這些椎間盤厚度都在下降時, 人的身高變化會很明顯。